探析高層建筑框架核心筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)_第1頁
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文檔簡介

1、<p>  探析高層建筑框架核心筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>  摘要:此篇文章結(jié)合實(shí)例,以高層建筑框架一核心筒結(jié)構(gòu)為中心,簡單介紹了其設(shè)計(jì)方案的整體構(gòu)思,并依據(jù)相關(guān)規(guī)范,從鋼管混凝土柱梁節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、剪力墻平面外對(duì)梁斷嵌固作用分析、核心筒外墻的連梁設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)要點(diǎn),對(duì)大廈整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)分析闡述,并對(duì)設(shè)計(jì)心得作了總結(jié)。 </p><p>  關(guān)鍵詞:高層建筑框架結(jié)構(gòu) 核心筒結(jié)構(gòu)

2、鋼管混凝土 </p><p>  中圖分類號(hào):[TU208.3] 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào): </p><p>  在鋼管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,鋼管按一定的構(gòu)造要求開穿鋼筋小孔,對(duì)鋼管截面沒有較大損傷,梁鋼筋直接穿過鋼管,使得梁內(nèi)力可以可靠的傳遞適當(dāng)設(shè)置水平加強(qiáng)環(huán)和豎向短加勁肋,鋼管混凝土柱的承載能力和變形能力不會(huì)降低,節(jié)點(diǎn)剛性得以保證。模型試驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)該方法的可靠性,工程實(shí)踐已經(jīng)證實(shí)該方法的可行

3、性。大大節(jié)約梁柱節(jié)點(diǎn)所用鋼材,施工方便。 </p><p><b>  1 工程概況 </b></p><p>  某高層建筑有35層,包括寫字樓、商業(yè)附樓和地下室,總占地面積13800 m ,建筑面積45146m ,屋面結(jié)構(gòu)高度達(dá)131.60m。 </p><p>  2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體構(gòu)思 </p><p><b

4、>  2.1結(jié)構(gòu)類型 </b></p><p>  工程中框架結(jié)構(gòu)采用的是鋼筋混凝土框架一核心筒結(jié)構(gòu),雖然其結(jié)構(gòu)承載能力和抗變形能力比筒中筒結(jié)構(gòu)差,但避免了結(jié)構(gòu)堅(jiān)向抗側(cè)力構(gòu)件的轉(zhuǎn)換,滿足了建筑立面效果和使用要求。為解決建筑首層層高1O.Om、結(jié)構(gòu)高度超限及減小柱截面等問題,下部若干層采用鋼管混凝土組合柱,樓蓋采用現(xiàn)澆普通鋼筋混凝土梁板體系。 </p><p>  在對(duì)承載

5、力、水平位移等進(jìn)行計(jì)算過程中,基本風(fēng)壓均按重現(xiàn)期為1 O0年的0.65kN/m 取值。由于結(jié)構(gòu)側(cè)向位移不滿足限值要求,在第3O層利用建筑避難層,設(shè)置了鋼筋混凝土桁架的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層,結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層是一把利刃劍,雖然可提高結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度,也使得結(jié)構(gòu)豎向剛度突變,所以結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層及相鄰層按《高規(guī)》要求進(jìn)行了加強(qiáng)處理。 </p><p><b>  2.2 超限措施 </b></p><

6、p>  在此項(xiàng)工程中,結(jié)構(gòu)平面形狀規(guī)則、剛度和承載力分布均勻,豎向體型也規(guī)則和均勻、結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件上下連續(xù)貫通(見圖示1),除結(jié)構(gòu)高度超過適用限值外,其它指標(biāo)通過調(diào)整后均達(dá)到未超限。核心筒剪力墻四角附加型鋼暗柱,以解決由于首層層高較大,使得剪力墻端部應(yīng)力集中的問題,并提高剪力墻的承載能力和抗變形能力。 </p><p>  3 鋼管混凝土組合柱的梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) </p><p>  在

7、建筑工程中往往僅在框架柱中采用鋼管混凝土,而框架梁則采用普通鋼筋混凝土,鋼管混凝土柱和鋼筋混凝土梁的連接節(jié)點(diǎn)成為工程中難點(diǎn)之一。 </p><p>  3.1鋼管開孔的連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造(見圖示2) </p><p>  鋼管上開穿鋼筋小孔的連接節(jié)點(diǎn)做法要點(diǎn)如下: </p><p>  3.1.1鋼管開小孔:小孔的直徑D等于鋼筋直徑+1Omm,小孔水平間距乘以D,小孔垂直

8、間距=2乘以D。 </p><p>  3.1.2鋼管水平加強(qiáng)環(huán):梁頂面和梁底面各設(shè)置一道,環(huán)板寬度:鋼管混凝土柱時(shí),取O.1 O倍鋼管直徑、鋼管混凝土疊合柱時(shí),取65~1O0mm:環(huán)板厚度=O.5t且≥16mm(t為鋼管壁厚)。 </p><p>  3.1.3鋼管豎向短加勁肋:緊貼水平加強(qiáng)環(huán),肋寬=環(huán)板寬減去15mm,肋厚等于環(huán)厚,長度為2O0mm,布置在梁開孔部位的兩側(cè)和中間。 &l

9、t;/p><p>  3.1.4梁鋼筋盡量采用直徑較大的HRB400級(jí)鋼筋,以減少鋼管開孔數(shù)量。在鋼管混凝土疊合柱時(shí),部分梁鋼筋可以在鋼筋混凝土柱區(qū)域穿過。 </p><p>  3.2鋼管開孔連接節(jié)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn) </p><p>  3.2.1鋼管開小孔后對(duì)鋼管截面沒有太大影響,梁鋼筋穿過小孔后剩余的縫隙很小,鋼管對(duì)管芯混凝土的約束力基本沒減少,不影響鋼管混凝土柱的承載能

10、力和變形能力。 </p><p>  3.2.2梁鋼筋直接穿過鋼管后,梁可以可靠的傳遞內(nèi)力,梁長范圍內(nèi)的剛度保持不變,結(jié)構(gòu)受力分析與實(shí)際相同。(鋼牛腿法和鋼管開大洞后補(bǔ)強(qiáng)法,在梁端范圍內(nèi)有相當(dāng)長度的型鋼,使得梁剛度急劇變化)。 </p><p>  3.2.3在設(shè)置水平加強(qiáng)環(huán)和豎向短加勁肋補(bǔ)強(qiáng)后,鋼管在節(jié)點(diǎn)區(qū)是連續(xù)的,節(jié)點(diǎn)的剛性不受影響,滿足“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的要求。 </p>

11、<p>  3.2.4現(xiàn)場施工較方便,即使圓弧梁鋼筋也可順利穿過。 </p><p>  3.2.5節(jié)點(diǎn)補(bǔ)強(qiáng)所用材料比鋼牛腿法和鋼管開大洞法減少很多,造價(jià)較低。 </p><p>  為進(jìn)行鋼管開孔后分析研究,1996年中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)做了1:5模型的四組共九個(gè)試件模型試驗(yàn),并通過多個(gè)工程實(shí)踐證實(shí)該方法的可靠性和可行性。 </p><p&

12、gt;  4 剪力墻平面外對(duì)梁端嵌固作用的分析 </p><p>  4.1對(duì)于框架一核心筒結(jié)構(gòu),部分框架梁要支撐在剪力墻平面外方向,剪力墻平面外對(duì)梁端嵌固作用空間如何,其研究文獻(xiàn)較少,設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范也沒有涉及。影響剪力墻平面外對(duì)梁端嵌固作用主要因素:墻平面外對(duì)梁端嵌固作用的有效長度、墻線風(fēng)度與梁線剛度之比和墻在該層的軸壓力等等。目前常用的計(jì)算分析軟件雖然具有墻平面外剛度分析功能,但未考慮墻平面外對(duì)梁端嵌固作用的

13、有效長度,當(dāng)遇到墻肢很長或筒子體墻肢空間風(fēng)度很大情況時(shí),計(jì)算分析軟件會(huì)高估了墻平面外對(duì)梁端的嵌固作用 </p><p>  4.2采用梁端增加水平腋方法,用以直接增加墻平面外對(duì)梁端嵌固作用有效長度。 </p><p>  4.3采用增加墻邊框梁方法(見圖示3),用以增加平面外對(duì)梁端嵌固的局部剛度。 </p><p>  為保證梁正截面設(shè)計(jì)更加條例實(shí)際受力情況,梁端計(jì)

14、算彎矩可以采用”調(diào)幅再調(diào)幅”方法,即分析計(jì)算時(shí)設(shè)定梁端負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)后,配筋時(shí)再局部手算調(diào)幅?!罢{(diào)幅再調(diào)幅”時(shí),應(yīng)考慮構(gòu)件的剛度、內(nèi)力重分布的充分性、裂縫的開展及變形滿足使用要求。 </p><p>  5 核心筒外墻的連梁設(shè)計(jì) </p><p>  核心筒外墻的連梁縱筋計(jì)算超筋是非常普遍的情況,<高規(guī)》對(duì)連梁超筋有專門的處理措施,而且研究文獻(xiàn)也不少,但計(jì)算模型的選取也是重要因素之一

15、。 </p><p>  《高規(guī)》規(guī)定,跨高比小于5時(shí)按連梁考慮,即連梁屬于深彎梁和深梁的范疇,其正截面承載力計(jì)算時(shí),已不能按桿系考慮,也就是已不符合平截假定,但許多分析軟件仍然把連梁按桿系計(jì)算,其計(jì)算偏差當(dāng)然是很大了。 </p><p>  按“強(qiáng)墻弱梁”和“強(qiáng)剪弱彎”原則進(jìn)行連梁設(shè)計(jì)時(shí),雖然《高規(guī)》對(duì)連梁設(shè)計(jì)有具體要求,但這個(gè)“弱”要到什么程度,還是取決于設(shè)計(jì)者的理解和經(jīng)驗(yàn)。 <

16、/p><p>  本工程核心筒外墻的連梁按《高規(guī)》要求進(jìn)行設(shè)計(jì),除連梁均配置了交叉暗撐外,對(duì)非底部加強(qiáng)部位剪力墻的邊緣構(gòu)件也進(jìn)行了加強(qiáng)處理,以滿足“多道抗震防線”和“強(qiáng)墻弱梁”的要求。 </p><p><b>  6 施工安全保障 </b></p><p>  在施工中安全是重中之重,為了把安全工作落到實(shí)處,本鋼結(jié)構(gòu)工程中建立并健全了以鋼結(jié)構(gòu)安裝

17、項(xiàng)目經(jīng)理為首的安全消防保證體系。同時(shí),由鋼結(jié)構(gòu)安裝項(xiàng)目經(jīng)理擔(dān)任工程安全生產(chǎn)的第一責(zé)任人,配備專職安全員,各專業(yè)技術(shù)人員為兼職安全員。在施工過程中,還實(shí)行了項(xiàng)目經(jīng)理安全責(zé)任制,從項(xiàng)目經(jīng)理到現(xiàn)場施工作業(yè)人員層層落實(shí)安全消防責(zé)任體系,各盡其職,各負(fù)其責(zé),從而將質(zhì)量安全隱患降到了最低。 </p><p><b>  結(jié)語 </b></p><p>  影響剪力墻平面外對(duì)染端嵌

18、固作用的主要因素:墻平面外對(duì)梁端嵌固作用有效長度、墻線剛度與梁線剛度之比和墻在該層的軸壓力等。為加強(qiáng)墻平面外對(duì)梁端嵌固作用,可采取梁端水平加腋法、增加墻邊框梁方法,梁端彎矩可采用“調(diào)幅再調(diào)幅“方法。連梁屬于深彎梁和深梁的范疇,正截面承載力計(jì)算時(shí),不能按桿系模型計(jì)算。 </p><p><b>  參考文獻(xiàn) </b></p><p>  [1]李鋒.高層建筑框架——核心

19、筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析I.建設(shè)科技,2010.08 </p><p>  [2]框架一核心筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析探討m.工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2011.07 </p><p>  [3]陳麟,楊航,周云.巨型型鋼混凝土框撐一核心筒結(jié)構(gòu)性能分析[J.建筑結(jié)構(gòu),2012,42(3):91—95. </p><p>  [4]高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范JGJ3—2002.北京:中國建筑工業(yè)出版

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